专利名称：等离子发射光谱测定对苯二甲酸中金属含量的方法
技术领域：
本发明涉及粗(或精)对苯二甲酸中金属含量的测定。
背景技术：
对苯二甲酸(PTA)是生产聚酯的重要原料，其质量的优劣直接影响到下游聚酯的稳定生产及产品质量，而金属元素的含量是PTA产品的一个重要的质量指标，金属含量的高低既反映了PTA装置的生产情况，也影响到聚酯产品的质量和生产。PTA产品中，金属含量过高，会造成聚酯切片中凝聚粒子的形成，从而使纺丝时易断头。尤其重要的是PTA中铁、铬、镍等元素的存在会造成装置的腐蚀。因此，为了生产出合格的PTA产品，必须准确测定PTA产品中的金属元素含量，而且还必须严密监控过程物料中金属元素的含量。目前，国内外PTA生产厂采用原子吸收光谱法和等离子发射光谱法两种方法测定PTA及过程物料中金属元素的含量。对于样品的前处理，一般采用传统的灰化法，将有机物烧掉，再用盐酸或硝酸等酸性溶剂将剩余的灰分溶解成溶液，用原子吸收分光光度计或等离子发射光谱仪进行定量分析其中含有的金属元素。也有文报道，利用挥发操作技术，使基体对苯二甲酸与杂质分离，富集后的杂质经硝酸溶解后再用等离子发射光谱仪测定。以上方法操作麻烦，步骤烦琐，影响测定结果的准确性。尤其是使用原子吸收法测定Al、Ca、Cr和Mo时，还需要用一氧化二氮-乙炔火焰，存在安全隐患。而且，在一台原子吸收分光光度计上也无法同时测试六个以上的元素时，操作时间长，不适用于生产过程控制。并且，灰化处理样品时，会产生大量的烟雾，污染环境，对人体健康及环境都有不良影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种简便、快速、安全、准确、可靠的分析测定PTA中金属元素含量的方法，该法适用于对成品精PTA或生产过程物料或粗PTA中金属元素的测定。
本发明方法以按如下步骤(1)分别制备0.1mg/mL浓度的铝、钙、铬、钴、铁、镁、锰、钼、镍、钾、钠、钛的标准溶液备用；(2)取的步骤(1)各标准溶液5mL至100mL容量瓶中，用纯水稀释至刻度，得Mo、Ni、Co、Fe、Mn、Cr、Mg、Ca、Ti、Al、Na、K各金属元素含量均为各0.005mg/mL的混合标准溶液；(3)将对苯二甲酸加入电子级盐酸溶液，加热沸腾溶解其中金属元素，冷却后弃去溶液层，沉淀用盐酸重复以上方法洗涤3～5次，再用纯水代替盐酸重复以上方法洗涤至水pH＞5.2，烘干后得不含金属元素的对苯二甲酸背景样品备用；(4)称取对苯二甲酸背景样品7g±0.01g于6个100mL的容量瓶中，加入85mL浓度为4％的氨水溶液，使其溶解，其中后五个容量瓶中分别加入混合标准溶液0.2、1.0、2.0、3.0、4.0mL，六个容量瓶均加氨水溶液稀释至刻度，摇匀，依次得一个空白溶液及金属元素含量依次为0.00、0.01、0.05、0.10、0.15、0.20mg/L的五个标样溶液，备用；(5)称取7g±0.01g对苯二甲酸待测样品于100mL的容量瓶中，加入85mL浓度为4％的氨水溶液使其溶解后，再加氨水溶液稀释至刻度，摇匀，得试样溶液；(6)用等离子发射光谱仪测定，仪器以空白溶液调零，分别测定标样溶液、试样溶液，仪器根据各标准溶液中的各元素的发射谱线强度值对浓度绘制工作曲线，并根据工作曲线自动计算出试样溶液中各元素的浓度。
仪器的计算公式如下X=C×100m]]>式中X-对苯二甲酸试样中各金属元素的含量，单位mg/Kg；C-试样溶液中各金属元素的浓度，单位mg/L；100-容量瓶的体积，单位mL；m-称取的苯二甲酸试样的质量，单位g。
以上下测试中，各金属元素的测试波长选用以下值Mo203.845、Ni341.476、Co238.892、Fe259.939、Mn260.568、Cr267.716、Mg280.271、Ti334.903、Al396.153、Na589.592、K766.497、Ca393.366.
取两次重复测定结果的算术平均值作为分析结果。
本发明研究发现，用氨水溶解样品后，若直接采用标准金属元素溶液用传统的方法制作工作曲线，对苯二甲酸中各金属元素的加标回收率太低，只能达到60％～70％，这是因为对苯二甲酸对等离子体有影响，存在明显地基体效应，导致标准溶液和样品中的金属元素在等离子体中的状态不同，影响了测试结果，造成加标回收率低。本发明制作工作曲线时采用不含金属离子的对苯二甲酸背景样品加入到试剂空白中，以消除对苯二甲酸对等离子体的影响，大大提高了各金属元素的加标回收率。
通过试验表明，在氨水浓度为4％时，对苯二甲酸在氨水溶液中具有最大的溶解度，且100ml该氨水溶液中可溶解样品7g，因此，本发明采用7g粗(或精)对苯二甲酸样品溶解在浓度为4％氨水溶液100ml中，可获得最大的分析强度。本发明直接用碱溶解样品，利用在标准曲线制作过程中加入不含金属元素的对苯二甲酸消除干扰，提高检测结果的准确性，操作简便、快速、分析结果可靠，不仅可用于PTA成品分析，也能很好地应用于生产控制。
本发明采用等离子发射光谱可同时快速测得对苯二甲酸中各金属元素的含量，测试精确度高，即使是精对苯二甲酸中的微小量的金属元素，也能测得精确数值。
具体实施例方式
实施例1氨水浓度的选择7g对苯二甲酸在100ml不同浓度氨水中的溶解度见表1。
100ml同一浓度氨水中对苯二甲酸的最大溶角量试验结果见表2。
表1
表2
通过以上数据可以看出，在氨水浓度为4％时，粗(或精)对苯二甲酸在氨水溶液中具有最大的溶解度，100ml该氨水溶液中可溶解样品7g，为了获得最大的分析强度，因此采用7g粗(或精)对苯二甲酸样品溶解在浓度为4％氨水溶液100ml中。
实施例2对苯二甲酸中金属含量的方法(1)各金属标准溶液的制备1.1称取1.000g高纯金属铝，溶于100mL盐酸(体积分数为50％)中，转移至1000mL容量瓶中，以水稀释至刻度摇匀。此溶液的浓度为1mg/mL；再取适量上述溶液稀释10倍配制成0.1mg/mL的标准溶液。
1.2钙标准溶液(0.1mg/mL)按GB/T602中4.50.1配制。
1.3铬标准溶液(0.1mg/mL)称取1.000g高纯金属铬，加热溶于盐酸(体积分数为50％)中，冷却后转移至1000mL容量瓶中，以水稀释至刻度摇匀。此溶液的浓度为1.0mg/mL；再取适量上述溶液稀释10倍配制成0.1mg/mL的标准溶液。
1.4钴标准溶液(0.1mg/mL)按GB/T602中4.57配制，取适量该溶液稀释10倍配制成0.1mg/mL的标准溶液。
1.5铁标准溶液(0.1mg/mL)按GB/T602中4.55配制。
1.6镁标准溶液(0.1mg/mL)按GB/T602中4.43.1配制。
1.7锰标准溶液(0.1mg/mL)按GB/T602中4.54.1配制。
1.8钼标准溶液(0.1mg/mL)按GB/T602中4.68配制1.9镍标准溶液(0.1mg/mL)按GB/T602中4.58.2配制1.10钾标准溶液(0.1mg/mL)按GB/T602中4.49.1配制1.11钠标准溶液(0.1mg/mL)按GB/T602中4.42配制1.12钛标准溶液(0.1mg/mL)按GB/T602中4.51配制(2)背景样品的制备2.1在1000mL烧杯中加入400mL盐酸(4.13)，再加入200gPTA，放在可调式电炉或电热板上搅拌加热。待溶液沸腾10min后，将烧杯取下，沉淀后，清除上层溶液。
2.2将PTA用电子级盐酸(体积分数为5％)按2.1方法重复洗5次。
2.3用纯水代替盐酸按2.1方法清洗PTA，至洗涤水pH＞5.2，将PTA在105℃的烘箱内烘干后，备用。
(3)混合标准溶液的配制吸取步骤1.1～1.12的标准溶液各5mL至100mL容量瓶中，用纯水稀释至刻度，此溶液中含Mo、Ni、Co、Fe、Mn、Cr、Mg、Ca、Ti、Al、Na、K各0.005mg/mL，临用时配制。
(4)空白液及混合标样溶液的配制准确称取7g±0.01gPTA背景样品(2.1)于6个100mL的容量瓶中，加入85mL氨水溶液将PTA背景样品溶解后，依次加入0.0、0.2、1.0、2.0、3.0、4.0mL混合标准溶液(3.1)，再用氨水溶液(1.14)稀释至刻度，摇匀。该标准溶液系列各元素的含量依次为0.00、0.01、0.05、0.10、0.15、0.20mg/L，临用前配制。
(5)试样溶液的制备准确称取7g±0.01g PTA样品于100mL的容量瓶中，加入85mL氨水溶液将PTA样品溶解后，用氨水溶液稀释至刻度，摇匀。
(6)电感耦合等离子发射光谱仪工作条件的确定见表3。
表3
(7)测定按上表设定仪器工作条件，并输入计算公式，待仪器稳定后，以试剂空白溶液调零，分别测定标准溶液、试样溶液。根据各标准溶液中的各元素的发射谱线强度值对浓度绘制工作曲线，仪器根据工作曲线自动计算出试样溶液中各元素的浓度。
本例用以上方法先后测定了两个不同的PTA样品，从仪器读得金属含量数据如下
权利要求
1.等离子发射光谱测定对苯二甲酸中金属含量的方法，其特征是按如下步骤(1)分别制备0.1mg/mL浓度的铝、钙、铬、钴、铁、镁、锰、钼、镍、钾、钠、钛的标准溶液备用；(2)取步骤(1)各标准溶液5mL至100mL容量瓶中，用纯水稀释至刻度，得Mo、Ni、Co、Fe、Mn、Cr、Mg、Ca、Ti、Al、Na、K各金属元素含量均为各0.005mg/mL的混合溶液；(3)将对苯二甲酸加入电子级盐酸溶液，加热沸腾溶解其中金属元素，冷却后弃去溶液层，沉淀用盐酸重复以上方法洗涤3～5次，再用纯水代替盐酸重复以上方法洗涤至水pH＞5.2，烘干后得不含金属元素的PTA背景样品备用；(4)分别称取步骤(3)背景样品7g±0.01g，于6个100mL的容量瓶中加入85mL浓度为4％的氨水溶液，使其溶解，其中后五个容量瓶中分别加入步骤(2)混合标准溶液0.2、1.0、2.0、3.0、4.0mL，六个容量瓶均加氨水溶液稀释至刻度，摇匀，依次得一个空白溶液及金属元素含量依次为0.00、0.01、0.05、0.10、0.15、0.20mg/L的五个标样溶液，备用；(5)称取7g±0.01g对苯二甲酸待测样品于100mL的容量瓶中，加入85mL浓度为4％的氨水溶液使其溶解后，再加氨水溶液稀释至刻度，摇匀，得试样溶液；(6)用等离子发射光谱仪测定，仪器以步骤(3)的空白溶液调零，分别测定标样溶液、试样溶液，根据工作曲线自动计算出试样溶液中各金属元素的浓度。
2.根据权利要求1所述的等离子发射光谱测定对苯二甲酸中金属含量的方法，其特征是各金属元素的测试波长选用以下nm值Mo 203.845、Ni 341.476、Co 238.892、Fe 259.939、Mn 260.568、Cr 267.716、Mg 280.271、Ti 334.903、Al 396.153、Na 589.592、K766.497、Ca 393.366。
全文摘要
本发明涉及等离子发射光谱测定PTA中金属含量的方法，用各金属的标准溶液配制成各金属元素含量均为0.005mg/mL的标准混合溶液；PTA用电子级盐酸洗涤3～5次，再用纯水洗涤，烘干得不含金属的PTA背景样品；用背景样品和标准混合溶液加氨水配成六个含PTA背景样品7g的100mL标样溶液，六个标样溶液中，金属元素含量依次为0.00、0.01、0.05、0.10、0.15、0.20mg/L，用等离子发射光谱仪测定，仪器以空白溶液调零，分别测定标样溶液、试样溶液，并根据工作曲线自动计算出试样溶液中各元素的浓度。本方法可快速同时测得PTA中各金属元P素的含量，测试精确度高。
文档编号G01N1/28GK1763503SQ20051009451
公开日2006年4月26日 申请日期2005年9月23日 优先权日2005年9月23日
发明者陈家桢, 李德宏, 薛月霞, 许金林 申请人:中国石化仪征化纤股份有限公司
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